碱与基的区别

2025年3月17日 | 阅读 7 分钟

pH 标度用于对酸和碱进行分类，范围从 1 到 14。自古以来，人们就明白酸和碱是什么。酸味是酸的，而碱味是苦的。碱和酸的定义是由阿伦尼乌斯提出的。 被称为碱的化合物是碱。当它与水结合时，就会形成一种溶液。阅读本文后，您将了解有关碱和碱（Base）之间区别所需的一切。

什么是碱？

在化学中，碱是指由碱金属或碱土金属元素形成的碱性离子盐。 潮湿时能溶解的碱也可以称为碱。液态碱性溶液的 pH 值高于 7.0。 在英语中，“alkaline”（碱性的）和“alkalescent”（呈弱碱性的）这两个形容词，特别是对于可溶于水的化合物，经常被用作“basic”（碱性的）的同义词。碱是第一批符合阿伦尼乌斯碱定义的碱，并且仍然是最常见的碱之一，因此这个词的广泛使用很可能源于此。

“Alkali”一词描述了碱性化合物的初始来源，即阿拉伯语单词“al qaly”，意思是“煅烧灰”。使用用燃烧的植物物质提取的钾肥（主要成分为碳酸钾）是弱碱性的。这种物质与氧化钙（熟石灰）加热后，会形成一种更强的碱性化合物，即氢氧化钾（氢氧化钾）。

苛性钾和动物脂肪被用于皂化过程，该过程是腐蚀性过程之一，可以将肥皂从脂肪中产生，并传统上用于制作软皂。植物钾肥不仅赋予钾元素化学符号 K（来自德语 Kalium，最终源自 alkali），还赋予该元素最初取自苛性钾的名称。

碱的常见特性

所有碱都是阿伦尼乌斯碱，它们溶于水产生氢氧根离子 (OH)。碱性水溶液通常具有以下特性：

中等浓度的溶液（大于 103 M）的 pH 值在 10 或更高。因此，它们会导致酚酞变粉红色，而不是无色。
浓缩液体具有腐蚀性（会导致化学灼伤）。
由于皮肤表面的脂肪化合物被皂化，碱性溶液摸起来感觉滑腻或油腻。
碱通常易溶于水，但有些，如碳酸钡，只有在与酸性水溶液发生反应时才溶于水。

碱性盐

碱金属盐是碱金属和碱土金属的氢氧化物溶于水，以下例子是典型代表：

苛性钠，又称氢氧化钠 (NaOH)，
苛性钾，或氢氧化钾 (KOH)，是一种化学化合物。
碱液是对上述两种盐或它们的混合物的统称。
石灰水是氢氧化钙 (Ca(OH)2) 的饱和溶液。
氢氧化镁，或 Mg(OH)2，是一种不常见的碱，因为水不易溶解它（尽管溶解的部分被认为是强碱，因为其离子完全解离）。

碱性土壤

通常，pH 值高于 7.3 的土壤被认为是碱性土壤。由于碱性盐的存在，这些土壤能够自然存在。大多数植物偏爱微酸性环境（pH 值在 6.0 到 6.8 之间），尽管许多植物也喜欢微碱性土壤（例如花椰菜和水牛草等饲料），但碱性土壤可能会带来问题。

什么是碱（Base）？

在化学中，通常使用三种定义来描述碱：阿伦尼乌斯碱、布朗斯台德碱和路易斯碱。根据所有定义，碱都是能与酸反应的物质，正如 G.-F. Rouelle 在 18 世纪中叶首次提出的那样。Svante Arrhenius 在 1884 年提出，碱是能在水溶液中分解成氢氧根离子 (OH) 的物质。

在酸碱反应中，这些离子可以与酸分解产生的氢离子 (H+，根据阿伦尼乌斯定义) 结合生成水。因此，碱是像 NaOH 或 Ca(OH)2 这样的金属氢氧化物。这些氢氧化物的稀水溶液也具有一些特征性性质。它们可能尝起来是苦的，摸起来滑腻，并会改变 pH 指示剂的颜色（例如，将红色石蕊试纸变成蓝色）。

通过改变水中的自偶电离平衡，碱会产生比纯水氢离子活度低的溶液，这意味着在正常情况下水的 pH 值大于 7.0。如果一个可溶性碱以定量方式包含并释放 OH 离子，则称之为碱。碱性物质包括金属氧化物、氢氧根离子，特别是醇盐，以及弱酸的共轭碱。

酸的作用是增加水中的氢（H3O+）含量，而碱的作用则相反。 这就是为什么碱和酸被视为化学上的对立物。中和反应是指酸和碱的水溶液体系的反应，该反应生成水和盐，其中盐分解成其组成离子。如果标准溶液充满了特定的盐，多余的盐晶体会从混合物中结晶出来。

根据更全面的布朗斯台德-洛里酸碱理论（1923年），碱是能够接受氢阳离子（H+），也称为质子的物质。 尽管 OH 确实与 H+ 结合生成水，但这也包含了阿伦尼乌斯碱，是布朗斯台德碱的一个子集。氨 (NH3) 或其化合物的电解质是其他能够接受质子的布朗斯台德碱的例子（胺类）。

尽管这些碱本身不含氢氧根离子，但当它们与水相互作用时，氢氧根离子的浓度会升高。此外，布朗斯台德碱存在于多种非水溶剂中，这些溶剂会与溶剂化的质子相互作用。例如，在液氨中，碱性离子物质 NH2 从该溶剂中的酸性物质 NH4+ 接受质子。

G.N. Lewis 发现，碱的不成键电子对使它们能够与质子结合，从而使水、氨等碱性物质能够做到这一点。根据路易斯理论，碱似乎是电子对供体，可以与路易斯酸（电子受体）共享电子。由于路易斯酸可以是任何具有空低能轨道以接收一对电子的分子（或离子），因此路易斯理论比布朗斯台德模型更广泛。三氟化硼是一个突出的例子 (BF3)。

碱的常见特性

强碱可能对有机物质具有腐蚀性，并且与酸发生剧烈反应。
当水溶液或熔融碱分解成离子时，电流可以导过它们。
与指示剂的相互作用：碱会将石蕊试纸的颜色从红色变为蓝色，酚酞从无色变为粉红色，溴百里酚蓝从黄色变为蓝色，甲基橙从红色变为橙色和黄色。
正常情况下，碱性溶液的 pH 值大于七。
碱具有涩味。

碱作为催化剂

化学过程中的不溶性碳基材料可以由碱性材料制成。 例子包括氧化铝上的氟化钾和某些沸石，以及金属氧化物，如氧化镁、氧化钙和氧化钡。许多产生碱性化合物的过渡金属是有效的催化剂。加氢、双键迁移、Meerwein-Ponndorf-Verley 还原、Michael 反应以及许多其他过程都使用基础催化剂。如果加热到高温，CaO 和 BaO 氧化物都可以作为高效催化剂。